Carte de vigilance MF

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Nous proposons l'étude des codes graphiques que nous rencontrons sur une carte de type Bracknell éditée par le Met-Office (Météorologie nationale anglaise) que l'on nomme "carte de surface" .Cette carte est la synthèse de plusieurs éléments météorologiques. C'est à dire
-La pression atmosphérique
-La température indirectement puisque la présence du tracé des fronts est la conséquence des différentes masse d'air se juxtaposant.
-Le vent.
Une bonne analyse d'une telle carte permet de déduire rapidement la situation météo mais en aucun elle ne se suffit à elle-même pour faire une bonne prévision.
Nous nous baserons essentiellement sur la théorie norvégienne qui malgré sa simplicité reste très pratique et pédagogique. Nous donnerons un peu plus bas un lien vers une autre théorie.

La pression atmosphérique et les lignes isobares
L'unité de pression est le Pascal mais en météorologie on utilise le hecto-pascal dont 1hpa=100Pa. Cela est une question de commodité et de clarté, il est plus simple d'écrire sur une carte 1015 plutot que 101500. Toutefois, dans les calculs, il faut tenir compte des changements d'unités sans quoi on va voir des résultats très exotiques apparaiître ;-))
En divers points du globe, on mesure la pression atmosphérique or la surface de la terre n'étant pas uniforme et de plus la préssion diminuant avec l'altitude, il en résulte que toute les mesures de pression ne peuvent être comparées. Par exemple, si notre station A se situe à 1000mètres d'altitude, la pression (sans correction et en atmosphère standard) sera de 898hpa et si notre station B se situe à 0mètre (c'est a dire au niveau de la mer) la préssion sera de 1013hpa. Donc on s'apercoit rapidement que la comparaison est difficile. Pour ce faire, on fait une correction sur nos relevés de pression en les réduisant au niveau de la mer, technique appelé "reduction de pression au niveau de la mer". Cela consiste à afficher la pression telle qu'elle le serait au niveau de la mer.
Il y a alors deux techniques:
-Soit on procède par calcul mathématique (il y a alors deux méthodes dont les hypothèses varie suivant le modèle utilisé)
-Soit et c'est la solution la plus couramment employée, on apporte la correction directement sur nos appareils de mesure (baromètre, barographe ect...) de telles manières à ce que la valeur de pression affichée par l'instrument donne la valeur de la pression au niveau de la mer.
En reprenant l'exemple de deux stations, la station A se situe à 500m et donne une pression de 950hpa, en réduisant notre pression au niveau mer, on trouve 1010hpa. La station B est à une altitude de 250m, sa pression est de 985hpa, après correction, la nouvelle pression est de 1015hpa. On peut alors comparer aisement nos deux valeurs de pression. La station B se situe dans une zone ou les pressions sont plus élevées donc proche d'une zone de haute pression.

Après avoir vu la notion de pression, on va commencer à se pencher sur les cartes.
Sur les cartes de surface, on voit des lignes en trait fin noir, coté de 4hpa en 4hpa (les cartes françaises sont cotées de 5 en 5hpa) formant des ronds concentriques c'est ce que l'on appèle les isobares ou ligne d'égale pression.

Ainsi, chaque zone géographique parcouru par la ligne isobare 1020hpa (ligne sur laquelle se situe le point A) aura une valeur de 1020hpa; de même pour la ligne comportant le point B.

On trouve également des valeurs en gras suivie d'une lettre "L" ou "H". Ici, on marque la valeur minimale de pression au centre d'une dépression suivi de "L" ("Low Pressure") ou la valeur maximale de pression au sein d'un anticyclone suivi de H ("High Pressure" ) (En France, on repere les zones de basses pressions par un "D" et les zones de hautes pressions par un "A").

Nous allons abordé maintenant la notion de gradient de pression. C'est ce dernier qui est à l'origine du vent et notamment de sa vitesse.
Définition du gradient: C'est le taux de variation d'une fonction dans une direction donnée. Il represente une pente et il est en tout point perpendiculaire aux iso-couches. Nous pouvons representer le gradient de pression , de température ect....Sur notre figure ci-dessus, le gradient de pression est representé par le segment [DC].
On peut alors calculer le gradient de pression en n'importe quel point de la carte (utile pour estimer le vent, on reviendra ultérieurement sur ce point) . Si nous reprenons notre segment [DC]:
-Le point D est sur l'isobare 1020hpa
-Le point C est sur l'isobare 1000hpa
Donc notre gradient est de 20hpa/165km (la distance a été estimé de manière très approximative...cela est plus aisé lorsqu'on dispose d'une échelle ou d'un tracé plus régulier des latitudes).


Les fronts
Ce sont des zones de transition qui séparent les masses d'air. Une masse d'air est caractérisé par sa température pseudo-adiabatique potentielle .
Ainsi ces zones de transition peuvent etre des zones de transition entre l'air chaud et l'air froid, on parle alors de front froid et inversement transition entre l'air froid et l'air chaud, on parle de front chaud.
Cette théorie a comme nom la théorie norvégienne, en effet elle a été développé par Bjerknes en 1920 alors fondateur de l'école norvégienne de météorologie. Il considère que le front polaire sépare l'air polaire de l'air tropical. La surface ou l'air tropical repousse l'air froid est appelée front chaud; celle ou l'air polaire repousse l'air chaud est appelée front froid. Le point de rencontre correspond au centre de la dépression.
Cette théorie est toujours en vigueur de nos jours mais elle commence à être remise en cause du fait qu'elle est trop synthétique. Nous tenterons de comprendre pourquoi....

Naissance des perturbations
L'air froid polaire et l'air chaud tropical sont juxtaposés et le conflit entre ces deux masses d'air crée une ondulation de la surface frontale, comme le montre la figure suivante.

Après la formation de l'onduation de la surface frontale, il a pénétration de l'air chaud dans l'air froid formant ainsi le secteur chaud, la surface frontale se trouve alors séparée en deux parties.

La ligne rouge represente le front chaud et la ligne bleue le front froid. Ainsi au cours du déplacement l'air chaud vient remplacer l'air froid, c'est la surface du front chaud tandis que l'air froid vient remplacer l'air chaud, c'est la surface du front froid.
Ainsi, l'ensemble air chaud-air froid constitue une perturbation.Il se crée un tourbillon qui forme une dépression au sommet du secteur chaud.
Par la suite l'air froid se déplace plus vite que l'air chaud donc le secteur chaud se retrecie. Cet air chaud est rejeté en altitude et le front chaud et front froid se rejoignent en un point appelé front occlus.
A ce niveau, la dépression perd de son activité et commence à mourir lentement. Passez la souris dans le cartouche droit pour voir le texte associé.

Quels sont les symboles utilisés sur les cartes de surface pour matérialiser les fronts:
Front froid

Front chaud

Front occlus ou occlusion

Résumé des principaux symboles que l'on trouve sur une carte

Tableau tiré du site Service météo du Canada

Tout au long de cette partie, nous avons vu que la formation d'une depression reposé essentiellement sur le jeu des masses d'air et des contrastes thermiques. Toutefois, à aucun moment, nous n'avons abordé des points dynamiques (position du jet-stream, tourbillon relatif,absolu, ondes ect) et étudié la structure verticale de l'atmosphère. C'est en ces points que l'on peut admettre que la théorie norvégienne est limitée. Actuellement, une nouvelle théorie est en cours connu sous le nom d'anomalie tropopause. Nous ne l'incluerons pas dans cette page car elle s'éloigne des éléments que l'on trouve sur les cartes de surface mais vous pouvez lire une introduction à cette méthode ici.

Type de temps associé aux fronts
Front chaud avec air chaud stable (reportez vous à la rubrique radio sondage pour avoir des explications sur les notions de stabilite ou d'instabilité).
L'air chaud avance sur une zone ou de l'air plus froid réside au sol, dans ce cas, nous avons un soulèvement assez lent, l'air chaud se trouve donc au dessus de l'air froid.
On trouve à l'avant de ce type de front des nuages de très hautes altitudes (7000-8000m), couramment des cirrus.
Lorsqu'on se rapproche de la trace du front au sol, on trouve des nuages de haute altitude, puis de moyenne altitude de type altostratus ou altocumulus (plus rarement dans ce type de masse d'air) et enfin des nuages épais couvrant plusieurs étages atmosphérique (nimbostratus), on peut également trouver des nuages de basses couches de type stratus. On remarquera que l'on trouve des nuages en forme de strate.
Les pluies se produisent dans le secteur ou les nuages sont le plus épais (nimbostratus). Ce sont généralement des précipitations continues.

Front froid avec air chaud stable.
L'air chaud est expulsé rapidement vers le haut à l'arrivée de l'air froid. Dégradation rapide à l'avant du front froid. On trouve très rapidement des altostratus et nimbostratus avec des précipitations. Après le passage de la masse nuageuse principale, le temps s'améliore rapidment.
Du fait de la stabilité de la masse d'air, tout mouvement vertical est inihibé.

Front chaud avec air chaud instable.
Le soulèvement lié au front crée à la fois des nuages stables et des nuages instables.
Loin du front, on trouve des cirrus. Par contre plus près du front, des altocumulus apparaissent ou des averses peuvent se produire si ces derniers sont très développés. Enfin dans le corps principal du front, on trouve des nimbostratus mais également des cumulonimbus, nuages d'orages par excellence, ces derniers sont noyés dans la masse et on ne detecte leur présence que parce que le tonnerre est audible ou que les précipitations prennent un caractère temporairement violente.

Front froid avec air instable.
On trouve des nuages stables et instables. Le front froid est caractérisé par une ligne plus ou moins continue de cumulonimbus. Du fait de l'instabilité, on trouve également des mouvements verticaux. Les précipitations sont continues mais d'intensité variable.

Ici, nous présentons une carte de surface representant les fronts, passez la souris sur les points et un commentaire apparaitra.

Le vent

Le vent peut-être défini très simplement par le déplacement de l'air. Or ce déplacement ne peut être possible que par les différences de pression existant au sein de l'atmosphère. Cette notion peut alors nous aider à introduire la notion de vent géostrophique. En effet, on défini un tel vent comme un équilibre entre la force de coriolis et le gradient de pression. Plus le gradient de pression (autrement dit la variation de la pression sur une distance donnée, voir plus haut pour la définition) sera important et plus le vent va souffler fort. A partir de cette définition, on peut calculer directement la vitesse du vent sur nos cartes de surface.
A cette effet, sur les cartes Bracknell, il existe un cartouche en haut à gauche donnant la vitesse du vent en fonction de la latitude et de l'écartement entre deux isobares.
Mais pourquoi la latitude? En réalité, dans l'équation du vent geostrophique ce n'est pas la force de coriolis mais le paramètre de coriolis qui est lui-même directement relié à la latitude et la conséquence est que plus on se rapproche du pôle, plus le paramètre de coriolis est important. On comprend alors maintenant pourquoi les objets se déplacant à la surface de la terre sont de plus en plus déviés vers la droite dans l'hémisphère nord lorsqu'on se rapproche du pôle et vers la gauche dans l'hémisphère sud.
Voici le cartouche presenté sur les cartes Bracknell

Le titre est échelle du vent géostrophique.Vitesse exprimée en noeuds pour un intervalle de 4hpa.
L'échelle sur la gauche represente la latitude et les axes verticaux la vitesse.
Ensuite, on prend deux isobares espacés de 4hpa et on reporte l'écartement dans l'abaque.
Exemple:

Soit deux points A et B. Le point A se situe sur l'isobare 1004hpa et le point B sur l'isobare 1000hpa. Ma différence est donc de 4hpa.
De plus mes deux points se situent à la latitude 60° (les latitudes sont reportées tout les 10° sur les Bracknell)
Maintenant, je reporte la distance entre A et B sur mon cartouche à la latitude correspondante (segment rouge)

L'intersection de ma ligne rouge et de la droite bleu (ligne d'égale vitesse) me donne comme vitesse 60noeuds soit 110km/h.
Enfin, pour déterminer la direction du vent, il suffit d'appliquer la loi de buy-ballot, le vent tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'une dépression et dans le sens contraire autour d'un anticyclone. Tout est inversé dans l'hémisphère sud.

Point important le vent géostrophique est une bonne approximation du vent réel mais en dehors des basses couches donc à une altitude ou les forces de frottement sont négligeables, on estime cette altitude vers 2000m (en dehors des zones montagneuses). Donc il est fort probable que le vent calculé soit surestimé.

Pour finir, nous allons faire une analyse d'une carte de surface.

Nous avons découpé notre cartes en quatres zones (c'est uniquement par choix )Passez la souris sur chaque zone et un commentaire apparaitra
Nous allons alors donner le type de temps en chaque zone.
Zone A: Passage d'une dépression très creuse avec du vent très fort, proche des 110km/h. Temps très mauvais avec possibilité de pluie juste à l'avant du front chaud. Derrière le front froid, chute brutale des températures avec possibilité d'orage et du vent fort de secteur nord.
Zone B Temps relativement calme, vent faible, possibilité de brumes ou brouillards sur l'ouest du pays.
Zone C: Front froid avec une petite depression dans le Golfe de Gêne (centre dépressionnaire à 1017hpa). Possibilité d'orage sur les reliefs. Vent pouvant être soutenue au passage du front.
Zone D: Temps relativement calme et bien dégagé derrière le front froid, quelques développements de nuages peuvent se produire. Vent soutenue de secteur ouest.
Zone E: Vent assez fort (60km/h) de secteur nord , averses fréquentes, orages possibles, alternance nuage/soleil et chute des températures.

Nous avons fini notre parcours sur les cartes de surface. Tout au long de cet exposé, nous avons abordé plusieurs points importants et essayer de donner au lecteur le moyen de décrypter de telles cartes.

Yohia Christophe